220KV變電站電氣部分設(shè)計畢業(yè)論文

畢 業(yè) 論 文題 目：220KV變電站電氣部分設(shè)計院 （系）： 成人教育學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名： 班 級： 2012119711 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013 年 8 月 28 日I摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。本設(shè)計討論的是220KV變電站電氣部分的設(shè)計。首先對原始資料進行分析，選擇主變壓器，在此基礎(chǔ)上進行主接線設(shè)計，再進行電氣總平面的布置及配電裝置的設(shè)計，變壓器的選擇，然后進行短路計算，導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇，繼電保護的設(shè)計和配備，最后進行防雷接地以及保護設(shè)計。關(guān)鍵字：變電站；短路計算；設(shè)備選擇；繼電保護；防雷接地；IIIABSTRACTWith the development of economy and the rapid rise of the modern industrial construction, the design of the power supply system is more and more comprehensive, system, plant power consumption growing rapidly, the power quality, technical and economic conditions, the power supply reliability index also is increasing day by day, therefore also has a bigger, better for power supply design requirements. Design is reasonable, not only directly affect the capital construction investment, operation cost and the consumption of non-ferrous metal, also reflected in the power supply reliability and safety production, and it is closely related to the enterprises economic benefits, equipment safety.The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data ,based on it , design the main wiring and then the design of the electrical general layout of the arrangement and distribution equipment and choose the main transformer, then the short circuit calculation ,the choice of conductor electrical equipment, the design of relay protection and are equipped with,at last, Lightning protection grounding and protection design .Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection；Relay protection；Lightning protection grounding；III目錄引言61 電氣主接線的設(shè)計71.1 主接線概述71.2 主接線設(shè)計原則91.3 主接線選擇92 電氣總平面布置及配電裝置的選擇122.1 概述122.1.1 配電裝置特點122.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用122.2 配電裝置的確定132.3 電氣總平面布置152.3.1電氣總平面布置的要求152.3.2電氣總平面布置163 主變壓器的選擇123.1 主變壓器的選擇原則173.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇173.1.2 主變壓器容量的選擇173.1.3 主變壓器型式的選擇183.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇183.2 主變壓器選擇結(jié)果184 220KV變電站電氣部分短路計算204.1 變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算204.2 10KV側(cè)短路計算214.3 220KV側(cè)短路計算244.4 110KV側(cè)短路計算265 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇285.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇295.1.1 220KV出線、主變側(cè)305.1.2 主變110KV側(cè)345.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關(guān)的選擇375.2 電流互感器的選擇425.2.1 220KV側(cè)電流互感器的選擇435.2.2 110KV側(cè)的電流互感器的選擇445.2.3 10KV側(cè)電流互感器的選擇465.3 電壓互感器的選擇475.3.1 220KV側(cè)母線電壓互感器的選擇485.3.2 110KV母線設(shè)備PT的選擇485.3.3 10KV母線設(shè)備電壓互感器的選擇495.4 導(dǎo)體的選擇與校驗495.4.1 220KV母線495.4.2 110KV母線505.4.3 10KV母線的選擇515.4.4 變壓器220KV側(cè)引接線的選擇與校驗535.4.5 變壓器110KV側(cè)引接線的選擇與校驗545.4.6 變壓器10KV側(cè)引接線的選擇與校驗556 繼電保護的配備576.1 變壓器繼電保護配置576.2 母線保護577 防雷接地設(shè)計587.1 防雷設(shè)計587.1.1 防雷設(shè)計原則587.1.2 避雷器的選擇587.1.3 避雷針的配置627.2 接地設(shè)計637.2.1 接地設(shè)計的原則637.2.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析64總結(jié)65參考文獻66附 錄67V 引 言畢業(yè)設(shè)計是我離開大學(xué)校園后第一次綜合訓(xùn)練，它將從思維、理論以及動手能力方面給予我嚴(yán)格的要求。使我綜合能力有一個整體的提高。它不但使我鞏固了本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識，還使我了解、熟悉了國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則以及各種圖形、符號。它將為我以后的學(xué)習(xí)、工作打下良好的基礎(chǔ)。能源是社會生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對能源質(zhì)量也要求越來越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能也是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。220KV變電站電氣部分設(shè)計使其對變電站有了一個整體的了解。該設(shè)計包括以下任務(wù)：1、主接線的設(shè)計；2、配電裝置設(shè)計；3、主變壓器的選擇；4、短路計算；5、導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇；6、繼電保護的配置；7、防雷接地設(shè)計等。1 電氣主接線的設(shè)計1.1 主接線概述： 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系1。1.1.1 單母線接線及單母線分段接線2 (1) 單母線接線：單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負(fù)荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流3。綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。 （2） 單母分段接線：單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站610KV接線中。但是，由于這種接線對重要負(fù)荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負(fù)荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用4。 （3） 單母線分段帶旁路母線的接線：單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。1.1.2 雙母線接線及分段接線 （1） 雙母線接線： 雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點5。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610KV配電裝置；3560KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時；110220KV出線數(shù)為5回及以上時。 （2） 雙母線分段接線：為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電6。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。 （3） 雙母線帶旁路母線的接線：雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的7。1.2 主接線設(shè)計原則：電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則8。1.3 主接線選擇根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線方案:方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而雙母接線使用范圍是110220KV出線數(shù)為5回及以上時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。110kV出線10回（其中備用2回），110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負(fù)荷為100MVA。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。10kV出線12回（其中備用2回），10kV側(cè)總負(fù)荷為35000kVA，、類用戶占60%，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。選擇單母分段接線方式9。方案主接線圖如下：圖2-1主接線方案一方案二：方案進行綜合比較：220KV側(cè)雙母帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而由于本回路為重要負(fù)荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。主接線如下圖：圖2-2 主接線方案二現(xiàn)對兩種方案比較如下10：表2-1 主接線方案比較表方案項目方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。方案二、220KV側(cè)雙母帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。可靠性1.220KV接線簡單，設(shè)備本身故障率少；2.220KV故障時，停電時間較長。1.可靠性較高；2.有兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使該側(cè)不停電，提高了可靠性。靈活性1.220KV運行方式相對簡單，靈活性差；2.各種電壓級接線都便于擴建和發(fā)展。1.各電壓級接線方式靈活性都好；2.220KV電壓級接線易于擴建和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性設(shè)備相對少，投資小。1.設(shè)備相對多，投資較大；2.母線采用雙母線帶旁路，占地面增加。通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二方案為設(shè)計最終方案。2 電氣總平面布置及配電裝置的選擇2.1 概述:配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。2.1.1 配電裝置特點屋內(nèi)配電裝置的特點：1、由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。?、維修、巡視和操作在室內(nèi)進行，不受氣候影響；3、外界污穢空氣對電器影響較小，可減少維護工作量；4、房屋建筑投資較大。屋外配電裝置的特點：1、土建工作量和費用較少，建設(shè)周期短；2、擴建比較方便；3、相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；4、占地面積大；5、受外界環(huán)境影響，設(shè)備運行條件差，須加強絕緣；6、不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。2.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用:根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、半高型和高型等。1、中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運行方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗。2、半高型配電裝置：半高行配電裝置是將母線置于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)上下重疊布置。半高型配電裝置介于高型和中型之間。具有以下優(yōu)點：1)占地面積約在中型布置減少30%；2)節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；3)旁路母線與主母線采用不等高布置實理進出線均帶旁路很方便。缺點：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺，檢修不夠方便。3、高型配電裝置:它是將母線和隔離開關(guān)上下布置，母線下面沒有電氣設(shè)備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個回路合用一個間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運行條件均較差，一般適用下列情況：1）配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；2）原有配電裝置需要擴速，而場地受到限制；3）場地狹窄或需要大量開挖。2.2 配電裝置的確定本變電所三個電壓等級：即220KV、110KV、10KV根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定，110KV及以上多為屋外配電裝置，35KV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所220KV及110KV采用屋外配電裝置，10KV采用屋內(nèi)配電裝置。設(shè)計的變電站位于市郊區(qū)，地質(zhì)條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變電所220KV及110KV電壓等級均采用普通中型配電裝置，具有運行維護、檢修且造價低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置清晰，運行可靠，不易誤操作，各級電業(yè)部門無論在運行維護還是安裝檢修，方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗。若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。選擇配電裝置，首先考慮可靠性、靈活性及經(jīng)濟性，所以，本次設(shè)計的變電所，適用普通中型屋外配電裝置，該變電所是最合適的。屋內(nèi)、屋外配電裝置的安全凈距。表81 屋內(nèi)配電裝置安全凈距（mm）符號適用范圍額定電壓10KVA1（1）帶電部分直接接地部分之間（2）網(wǎng)狀和柵狀遮欄向上延伸線距地2.3m處，與遮欄上方帶電部分之間125A2（1）不同相的帶電部分之間（2）斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)帶電部分之間125B1（1）柵狀遮欄至帶電部分之間（2）交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間875B2網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間225C無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間2425D平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導(dǎo)體之間1925E通向屋內(nèi)的出線套管至屋外通道的路面4000表82 屋外配電裝置的安全凈距（mm）符號適用范圍額定電壓（KV）110J220JA1（1）帶電部分直接接地部分之間（2）網(wǎng)狀和柵狀遮欄向上延伸線距地2.5m處，與遮欄上方帶電部分之間10001800A2（1）不同相的帶電部分之間（2）斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)引線帶電部分之間11002000B1（1）設(shè)備運行時，其外廓至無遮欄帶電部分之間（2）交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間（3）柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間（4）帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部分之間17502550B2網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間1101900C（1）無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間（2）無遮欄裸導(dǎo)體至建筑物、構(gòu)筑物頂部之間35004300D（1）平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間（2）帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間300038002.3 電氣總平面布置2.3.1電氣總平面布置的要求:1)充分利用地形，方便運輸、運行、監(jiān)視和巡視等；2)出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線；3)符合外部條件，安全距離要符合要求。2.3.2電氣總平面布置:本變電所主要由屋外配電裝置，主變壓器、主控制室、及10KV屋內(nèi)配電裝置和輔助設(shè)施構(gòu)成，屋外配電裝置在整個變電所布置中占主導(dǎo)地位，占地面積大，本所有220KV、110KV各電壓等級集中布置，將220KV配電裝置布置在北側(cè)， 110KV配電裝置布置在南側(cè)，這樣各配電裝置位置與出線方向相對應(yīng)，可以保證出線順暢，避免出線交叉跨越，兩臺主變位于電壓等級配電中間，以便于高中低壓側(cè)引線的連接，便于運行人員監(jiān)視控制，主控制樓布置在10KV屋內(nèi)配電裝置并排在南側(cè)，有利于監(jiān)視220KV及主變。1)220KV高壓配電裝置:220KV同樣采用屋外普通中型單列布置，它共有8個間隔，近期出線2個間隔，遠(yuǎn)期沒有，兩臺主變進線各一個間隔，電流互感器及避雷器占一個間隔，母聯(lián)和旁路斷路器各占一個間隔，間隔寬度為8米14。2)110KV高壓配電裝置:采用屋外普通中型布置、斷路器單列布置，且共有10個間隔，間隔寬度為14米，近期出線5個間隔，兩個連線間隔，母聯(lián)和旁路斷路器各一個間隔，電壓互感器和避雷器共占一個間隔16。3) 10KV高壓配電裝置:采用屋內(nèi)配電裝置,且采用兩層式。4)道路:因設(shè)備運輸和消防的需要，主控樓、主變220KV、110KV側(cè)配電裝置處鋪設(shè)環(huán)形行車道路，路寬4米，“丁”型、“十”字路口弧形鋪設(shè)，各配電裝置主母線與旁母之間道路寬3米，為方便運行人員操作巡視檢修電器設(shè)備，屋外配電裝置內(nèi)設(shè)0.81米環(huán)形小道，電纜溝蓋板也可作為部分巡視小道，行車道路弧形處轉(zhuǎn)彎半徑不小于7米。3 主變壓器的選擇 在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對變電站主變壓器的選擇。3.1 主變壓器的選擇原則: （1） 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負(fù)荷來進行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的級和級負(fù)荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運時，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%80%。 （3）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性11。3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇: （1）對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 （2）對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。 （3）對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。3.1.2 主變壓器容量的選擇: （1）主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%80%12。 （3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化13。 （3-1）3.1.3 主變壓器型式的選擇: 選擇主變壓器，需考慮如下原則： （1）當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)選用三相變壓器。 （2）當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為500KV時，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺50%容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升到500KV的，宜選用三相變壓器。 （3）對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當(dāng)一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。 在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等，確定是否需要備用相。3.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇: 具有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器5。 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只要有丫和，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出現(xiàn)所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器，全國投運這類變壓器約4050臺。3.2 主變壓器選擇結(jié)果查電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分，選定變壓器的容量為180MVA。由于升壓變壓器有兩個電壓等級，所以這里選擇三繞組變壓器，查大型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)選定主變型號為：SFPS7-18000/220。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：180000（KVA）額定電壓：高壓22022.5% ；中壓121； 低壓10.5（KV）連接組標(biāo)號：YN/yn0/d11空載損耗：178(KW)阻抗電壓（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空載電流（%）：0.7所以一次性選擇兩臺SFPS7-180000/220型變壓器為主變。4 220KV變電站電氣部分短路計算 系統(tǒng)阻抗：220KV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側(cè)阻抗為0.015（Sj=100MVA）,110KV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側(cè)阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：圖5-1 系統(tǒng)圖的等值電路4.1 變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算: 設(shè)SB=100MVA，UB=Uav 4.2 10KV側(cè)短路計算 f(3)-1短路時, 示意圖如下：圖5-2 f(3)-1短路的等值電路圖 =0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危?圖5-3 f(3)-1短路的等值電路圖 再次簡化因為 所以 =0.015+0.042 =0.057 示意圖如下所示:圖5-4 f(3)-1短路的等值電路圖 再做三角形變換 示意圖如下：圖5-5 f(3)-1短路的等值電路圖計算電抗： 汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標(biāo)么值為 IB0*=0.390因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為： 所以短路電流有名值為11： 沖擊電流： 短路容量： 4.3 220KV側(cè)短路計算 f(3)-2短路時，示意圖如下圖所示。圖5-6 f(3)-2短路的等值電路圖 圖5-7 f(3)-2 短路的等值電路圖 XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖5-8 f(3)-2短路的等值電路圖 A電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為： 查汽輪發(fā)電機計算曲線有 IB0=0.512 所以短路電流有名值為 沖擊電流11： 短路容量：4.4 110KV側(cè)短路計算 f(3)-3短路時圖5-9 f(3)-3短路的等值電路圖 XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054 上圖簡化圖如下：圖5-10 f(3)-3短路的等值電路圖 A為無窮大系統(tǒng)所以有 而 查汽輪發(fā)電機的計算曲線得 IB0=0.570 所以短路電流有名值為 沖擊電流： 短路容量： 短路計算結(jié)果列表于下：表5-1 短路計算成果表短路點基準(zhǔn)電壓短路電流沖擊電流短路容量S(K)(KA)(KA)(MVA)f-110.576.154194.193384.977f-223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.8255 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導(dǎo)線的選擇4。（1）氣設(shè)備選擇的一般原則：應(yīng)滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗； 應(yīng)力求技術(shù)先進與經(jīng)濟合理； 選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； 擴建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號一致； 選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。（2）技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表：表6-1 高壓電器技術(shù)條件序號電器名稱額定電 壓額定電 流額定容 量機械荷 載額定開斷電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定絕緣水平KAAKVANA1斷路器2隔離開關(guān)3組合電器4負(fù)荷開關(guān)5熔斷器6PT7CT8電抗器9消弧線圈10避雷器11封閉電器12穿墻套管13絕緣子5.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。 斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下： 額定電壓校驗： UNUNs （6-1）額定電流校驗：INImax （6-2）開斷電流： INbrI （6-3）動穩(wěn)定： iesish （6-4）熱穩(wěn)定： It2t> Qk （6-5）同樣，隔離開關(guān)的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當(dāng)降低要求。5.1.1 220KV出線、主變側(cè): （1）、主變斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=220KV 額定電流選擇：INImax=496.01A 開斷電流選擇：INbrI=17.376KA 選擇SW6220/1200，其SW6220/1200技術(shù)參數(shù)如下表：表6-2 SW6220/1200技術(shù)參數(shù)表 型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW6-220/1200220120060002155210.04 熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=2124=1764（KA）2S 電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S查計算電抗并計算短路電流為 所以，It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=44.309KA滿足校驗要求 具體參數(shù)如下表：表6-3 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA 由表可知，所選斷路器滿足要求。 （2）、出線斷路器的選擇與校驗 由上表可知SW6-220/1200同樣滿足出線斷路器的選擇。 其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。 具體參數(shù)如下表所示：表6-4 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA （3）、主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=220KV 額定電流選擇：INImax=496.01A 極限通過電流選擇：iesish=44.309KA GW6220D/100080，其技術(shù)參數(shù)如下表：表6-5 GW6220D/100080技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW6220D/10008022010008023.7 熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk It2t=23.724=2246.76（KA）2S 所以， It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=80KAish=44.309kA滿足校驗要求。 具體參數(shù)如下表：表6-6 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA 由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。 （4）、出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 由上表可知GW6220D/100080同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。 具體參數(shù)如下表：表6-7 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA 由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。5.1.2 主變110KV側(cè): (1) 斷路器的選擇與校驗 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=110KV 額定電流選擇：INImax=992.02A 開斷電流選擇：INbrI=10.778KA初選SW4110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表6-8 SW4110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值5SSW4110/10001101000350018.455210.06 熱穩(wěn)定校驗：It2t>Qk It2t=2125=2205（KA）2S滅弧時間取0.06S，熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S查轉(zhuǎn)移電抗并計算短路電流 所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484KA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表6-9 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AI 10.778KAINbr 18.4KAish 27.484KAINcl 55KAQK 186.747（KA）2SIt2t 2125=2205 （KA）2Sish 44.309KAies 55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。(2) 隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=110KV 額定電流選擇：INImax=992.02A 極限通過電流選擇：iesish=27.484KA選擇GW4110D/100080其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表6-10 GW4110D/100080技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW4110D/10008011010008021.5 熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=21.525=2311.25（KA）2s所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗 動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484kA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表表 6-11 具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GW4-110D/100080UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AQK 186.747（KA）2SIt2t 21.525=2311.25（KA）2Sish 27.484KAies 55KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。110KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與變中110KV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用SW4-110/1000型少油斷路器和GW4-110D/100080型隔離開關(guān)。5.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關(guān)的選擇:由于短路電流過大需要裝設(shè)限流電抗器。限流電抗器的選擇設(shè)將電抗器后的短路電流限制到I=20KA(1)初選型號根據(jù)以上條件初選XKK1040004電抗器標(biāo)么值：X*= 其中：KA(2)選擇電抗值電源至電抗器前的系統(tǒng)標(biāo)么值： 曾運用4%的電抗器，計算結(jié)果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改為XKK-10-4000-12。表6-12 XKK10400012技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A電抗率動穩(wěn)定電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S4SSW410400010KV400012%204800.17（3）電壓損失和殘壓校驗當(dāng)所選電抗值大于計算值時，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。為計算短路電流，先計算電抗標(biāo)么值為 其中tk=2+0.17+0.05=2.22S，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=76.154KA I2.22=76.23KA I1.11=76.23KA 則電壓損失和殘壓分別為 （4）動、熱穩(wěn)定校驗 表 6-13具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)XKK10400012UNs 10KVUN 10KVImax 1347AIN 4000AQK 12898.306（KA）2sQK 8024=25600 （KA）2sish 194KAies 204KA 根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。 限流后I=20KA ish=2.5520=51KA 流過斷路器的最大工作電流： 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=10KV 額定電流選擇：INImax=1414.4A 開斷電流選擇：INbrI=20KA選擇SN410G/5000，其技術(shù)參數(shù)如下表所示：表6-14 SN410G/5000技術(shù)參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW4-10G/500010500018001053001200.15 熱穩(wěn)定校驗It2t=12025=72000（KA）2S設(shè)后備保護時間為1.5S，滅弧時間為0.06S查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=20KA It2t> Qk 滿足要求。 動穩(wěn)定校驗：ies=300kAish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表 6-15具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)SN4-10G/5000UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AI 20KAINbr 105KAish 194.193KAINcl 300KAQK 9123.9 （KA）2sIt2t 12025=72000（KA）2sish 51KAies 300KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UNUNs=10KV 額定電流選擇：INImax=1414.4A 極限通過電流選擇：